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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem
Material Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von Hohlkörpern sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei welchem von dem aus einer thermoplastischen
Masse bestehenden Rohrstrang ein Rohrabschnitt abgetrennt und einer von der ausstoßstelle
entfernt liegenden, geteilten Form zugeführt wird, worauf die Form zumindestens
um einen Teil des Rohrabschnittes herum geschlossen und dieser in der Form bis zum
Anlegen an die Begrenzungsflächen ihres Hohlraumes verblasen wird.
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Bei diesen bekannten Verfahren wird der Rohrstrang kontinuierlich
aus der Düse der Stragpresse herausgedrückt und bei Erreichen der gewünschten Länge
an der Düsenaustriebsöffnung abgetrennt, wobei der so entstehende Rohrstrangabschnitt
am oberen Ende durch die Trennvorrichtung geschlossen wird. Der Rohrstrangabschnitt
wird dann zu einer entfernt von der Ausstoßstelle liegenden Blasform bewegt, die
mit einem von unten her in den unten offenen Rohrstrangabschnitt einführbaren Blaskopf
zusammenwirkt. Hierbei wird also aus dem oberen Ende des
Rohrstrangabschnittes,
der durch die unvermeidliche Längung des Materials die geringste Wanddicke hat,
der Behälterboden und aus dem die dickere Wandung aufweisenden Ende der Behälterhals
gebildet. Anzustreben ist jedoch das Gegenteil, daß nämlich der Behälterboden aus
dem die dickere Wandung aufweisenden Ende des Rohrstranges hergestellt wird, da
der Boden des Behälters möglichst starr und stark sein soll, um den Behälter und
dessen Inhalt zu tragen. Um eine ausreichende Bodendicke des Behälters zu erhalten,
hat man bereits einen Rohrstrangabschnitt mit größerer als normalerweise erforderlicher
Wanddicke gepresst, was natürlich eine erhebliche Materialverschwendung bedeutet.
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Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus
thermoplastischem Material benutzt eine Strangpreßdüse mit einem als Blaskopf ausgebildeten
Kern, der mit Abstand von der Düsenmündung endet. Der Boden einer mehrfach geteilten
Blasform ist in axialer Verlängerung der Düse verschiebbar angeordnet und wird als
Mündungsverschluß gegen die Düse gedrückt. Der zwischen dem Blasformboden und dem
Blaskopf verbleibende Raum innerhalb der Düse dient zur Aufnahme des Materials,
welches später den Boden den Hohlkörpers bildet. Nachdem der Düsenhohlraum, welcher
eine Vorform bildet, mit Material gefüllt ist, wird der Blasformboden bei geöffneter
Form mit derselben Geschwindigkeit abwärts bewegt, wie das Material aus der Düse
austritt. Wenn der Blasformboden seine tiefste Stellung erreicht hat, wird die Form
geschlossen und der Vorformling gegen die Formwandung hin aufgeblasen. Hierbei kann
man die für den Boden des fertigen Hohlkörpers gewünschte Dicke in etwa durch entsprechende
Materialanreicherung am unteren
Ende des Vorformlings erzielen,
was allerdings mit dem äußerst unerwiinschten Nachteil verbunden ist, daß die Strangpresse
nicht kontinuierlich arbeiten kann.
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Bei dem bekannten kontinuierlichen Verfahren muS natürlich der Blaskopf
immer in das offene Ende des Rohrstrangabschnittes, welcher den späteren Halsabschnitt
des Hohlkörpers bildet, eingeführt werden, und da nur das untere tnde, welches die
dickere Wandung aufweist, offen ist, treten diese vorerwähnten l : uangel der entweder
zu geringen Bodendicke des fertigen Hohlkörpers oder der Iiiaterialverschwendung
auf.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung ist darin zu
sehen, ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Material
und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben zu schaffen, bei dem ein kontinuierliches
Arbeiten der Strangpresse ermöglicht wird und man den Blasdorn je nach Wunsch und
Erfordernis vom einen oder anderen Ende in den abgetrennten Rohrabschnitt einfiihren
kann. Der Rohrabschnitt soll bei der uberführung von der Ausstoßstelle an der Strangpresse
zur Blasform so gehalten sein, daß sich die durch den Zug des hängenden Stranges
gebildeten Spannungen weitestgehend ausgleichen können, um dadurch die Unterschiedlichkeit
in der Wanddicke zwischen dem oberen und unteren Bereich des Rohrabschnittes nach
Möglichkeit zu reduzieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabenstellung besteht das Verfahren gemma3
der
Erfindung darin, daß eine Haltevorrichtung mit dem Rohrabschnitt vor seiner Trennung
von dem Rohrstrang in Eingriff kommt, daß die Trennung des Rohrabschnittes von dem
Rohrstrang mittels eines sowohl das Rohrstrangende als auch das Rohrabschnittsende
offen lassenden Schnittes durchgeführt wird, und daß der Rohrabschnitt von den Haltegliedern
so erfaßt wird, daß er sich während der dberführung von der Ausstoßstelle zur Form
entspannen kann, worauf dann ein Blaskopf in eines der beiden offenen Enden des
Rohrabschnittes zum Zwecke seines Verblasens eingeführt, die Blasform geschlossen
und hierbei das andere Ende des Rohrabschnittes geschlossen wird.
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Bei einem nach unten ausgestoßenen Rohrstrang ist es zweckmäßig, daß
der Rohrabschnitt axial nach unten mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die größer
als die Ausstoßgeschwindigkeit des Rohrstranges ist. Hierbei wird der Blaskopf in
vorteilhafter Weise in dasjenige Ende des Rohrstranges eingeführt, der nach der
Düse zum Ausstoßen des Rohrstranges weist.
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Gemäß einem weiteren Lerkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
der Blaskopf zum Zwecke des Verblasens des Rohrabschnittes aus einer sich in der
Mitte der Rohrstrangpressendüse befindlichen Rückzugstellung heraus bis an das offene
Ende des an die Blasstelle bewegten Rohrabschnittes bewegt. Es ist dabei zweckmäßig,
daß der Blaskopf erst dann in eines der Enden des Rohrabschnittes hinein bewegt
wird, nachdem die teilbare blasform mindestens teilweise geschlossen wOrden ist.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung dasjenige Lnde des Rohrabschnittes,
das nicht zur Einführung des Blaskopfes dient, vor dem Beginn des Blasens durch
die sich schließenden Formhälften, insbesondere durch Einklemmen, abgedichtet.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß die Haltevorrichtung ein Paar von Haltegliedern aufweist,
die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der größer ist als die Höhe der
teilbaren Form, so daß sich die Formhälften zwischen die Halteglieder bewegen können.
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In zweckdienlicher Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß auf
einem Trägerbett in der Senkrechten hin-und herbewegbar Führungsbahnen angeordnet
sind, auf denen in der Waagerechten hin-und herbewegbar die Halteglieder vorgesehen
sind.
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Gemäß der Erfindung können die beiden Halteglieder und die beiden
Formhälften der teilbaren Form je auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sin, von
denen jeder einerseits von der Xusstoßstelle zur lasstelle und andererseits senkrecht
dazu bewegbar vorgesehen ist. Hierbei sind zweckmäBig die beiden lialteglieder an
der oberen und unteren Seite der beiden Formhälften der teilbaren Form angeordnet,
von denen jede auf einem senkrecht und waagerecht bewegbaren Schlitten gelagert
ist.
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Weiterhin kann der Schlitten auf einer waagerechten Führungsbahn hin-und
herbewegbar angeordnet sein, die wiederum in der Senkrechten hin-und herbewegbar
vorgesehen ist.
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Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu
sehen, daß die Vorrichtung zum Abtrennen des Rohrabschnittes von dem Rohrstrang-in
Richtung seiner Achse gesehen-zwischen der Austrittsdüse einer Strangpresse und
einer Vorrichtung zur Unterstützung des Rohrabschnittes angeordnet ist. Hierbei
kann die Vorrichtung zum Abtrennen des Rohrabschnittes von dem Rohrstrang aus einem
Messer bestehen, das längs einer Stirnfläche der Xustrittsdüse der Strangpresse
hin-und herbewegbar angeordnet ist.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnungen
zu entnehmen : Fig. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt einen Rohrstrang,
der durch Strangpressen gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt ist ; Fig.
2 ist der nächste Arbeitsgang, bei dem das stranggepresste Rohr durch den Halteteil
erfaßt wird ; Fig. 3 ist der nächstfolgende Arbeitsgang, in welchem das stranggepresste
Rohr abgetrennt und vorhandene Spannungen entfernt werden ; Fig. 4 ist eine ansicht
der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 5 ist ein
vergrößerter Schnitt der Vorrichtung nach Fig. 4
und zeigt die Erfassung
des Rohrabschnittes vor dem Abtrennen vom Rohrstrang ; Fig. 6 ist eine vergrößerte
Ansicht ähnlich der Fig. 5, zeigt jedoch den Rohrabschnitt in abgeschnittenem Zustand
; Fig. 7 ist eine ansicht ähnlich der Fig. 5, zeigt jedoch den Einschluß des Rohrabschnittes
in die Form unmittelbar vor dem Verblasen ; Fig. 8 ist eine Ansicht ähnlich der
Fig. 7 und zeigt den Rohrabschnitt und die Form nach dem Verblasen ; Fig. 9 ist
eine Ansicht ähnlich der Fig. 6 und zeigt das Auswerfen des geblasenen Hohlkörpers.
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"Aie aus Fig. 1 ersichtlich, übt das Gewicht des aus der Düsenmündung
31 austretenden dohrstranges 30 einen Zug aus, was durch die verschiedenen Wandstärken
zwischen dem oberen Rohrabschnitt 32 im Bereich der. ündung und dem entsprechend
dickeren oder unteren Rohrabschnitt 33, der von der Mündung entfernt ligot, dargestellt
ist.
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Gemäß der Erfindung wird die benötigte Länge eines stranggepressten
Rohres abgetrennt, diese Linge eines vorzugsweise in senkrechter Richtung stranggepressten,
rohrförmigen, thermoplastischen Materials in. einem im wesentlichen senkrechten
Abschnitt gehalten,
indem nur in ihren unteren Bereichen eine Unterstützungskraft
genügend lange angewendet wird, um es den oberen Abschnitten der abgetrennten Rohrlänge
zu ermöglichen, sich infolge der arteigenen Elastizität des Materials axial zu bewegen,
um die in demrohrformigen Material vorhandenen axialen Spannungen zu entfernen.
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In der Fig. 2 wird das stranggepresste Rohr 30 durch untere Greifer
35, die den Rohrabschnitt 33 erfassen und durch obere Führungsteile 36, welche nur
dazu dienen, das Rohr 30 in der senkrechten Stellung zu halten, in seiner senkrechten
Stellung gehalten.
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Vorzugsweise wird die Rohrlänge 30 nach ihrer Erfassung und Führung
durch die Elemente 35 bzw. 36 durch ein Schneidmesser 37 abgetrennt. Nach dem Abtrennen
ermöglicht, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist, die arteigene Elastizität des Materials,
aus dem das Rohr 30 gebildet ist, eine Axialverschiebung des nicht erfaßten, im
Bereich der Mundung liegenden Rohrabschnittes 32, um die vorher während des Strangpreßverfahrens
darauf übertragenen axialen Spannungen im wesentlichen zu entfernen. Das Abtrennen
des Rohres 30 geschieht zwangsläufig zwischen der Strangpressenmündung und dem oberen
Führungselement 36. Die Zeichnungen zeigen das bevorzugte Verfahren, in welchem
das Trennmesser 37 an der Mundung 31 gleitet.
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Alternativ oder ergänzend zu diesem Verfahren ka-n die senkrechte
Abstützuhg für die Bodenabschnitte des erwärmten Materials
vor
dem Abtrennen des Rohres von der Strangpressenöffnung zur Anwendung kommt, ie Strangpresse
kann dann fortlaufend arbeiten, während der untere Bereich des Rohres entweder unbeweglich
ist, oder langsamer als die Strangpreßgeschwindigkeit nach unten geführt wird, was
zu einer gewissen axialen Verdichtung des plastischen Materials in den oberen Bereichen
des Rohres führt. Infolge der Tatsache, daß die meisten im Handel erhältlichen thermoplastischen
Materialien bei Temperaturen, die das Blasen solcher Materialen gestatten, nur einen
sehr geringen Grad an Festigkeit aufweisen, ist das zuletzt genannte Verfahren nicht
unbedingt zuverlässig, wenn die axiale Verlängerung der oberen Bereiche, die durch
das Gewicht des stranggepreßten Rohres erzeugt ist, überwunden werden soll. Die
Bodenabschnitte des Rohres sollten nach dem Abtrennen eine Zeitlang gehalten werden,
damit die oberen Abschnitte des abgetrennten Rohres sich infolge möglichst verbleibender
axialer Spannungen axial verschieben können.
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Das Verfahren gestattet einen kontinuierlichen Betrieb der Strangpresse.
Hierbei ist es erforderlich, die abgeschnittene Länge des plastischen Materials
sofort in eine von der Strangpressenöffnung entfernt liegende Stellung wäterzubewegen,
um eine Beruhrung zwischen dem nachfolgenden Material und der abgetrennten Länge
zu vermeiden. Dies für eine solche Weiterbewegung erforderliche Zeit kann am besten
zur Entfernung der beschriebenen Spannungen ausgenutzt werden. Mit anderen Worten,
während der Bewegung der abgetrennten Länge des plastischen Materials in ihre von
der Strangpressenöffnung entfernt liegende Stellung wird das Rohr im
allgemeinen
in einer senkrechten Lage gehalten, und zwar hauptschlich durch eine auf die unteren
Abschnitte des abgetrennten Rohres wirksame Unterstützung, wahrend die oberen Abschnitte
sich zur Entfernung der vorhandenen Spannungen axial frei bewegen können. Bei Erreichung
der entfernt liegenden Stellung sind die Spannungen im wesentlichen behoben, und
es kann sogleich eine teilbare Form um die im wesentlichen spannungsfreie Rohrlänge
geschlossen werden.
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In den Fig. 4 bis 9 sind schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung
gezeigt, mit der-das Verfahren gemäß der Erfindung durchführbar ist.
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Es gelangt eine Strangpresse 40 zur Verwendung, die ein in senkrechter
Richtung frei herabhängendes Rohr 30 aus erwärmtem, thermoplastischem Material ausstößt.
Ferner ist ein Formbett 41 vorgesehen, welches mit Bezug auf die Strangpressenmündung
31 eine senkrechte Bewegung ausführen kann. Das Formbett 42 besteht vorzugsweise
aus einem waagerechten, plattenähnlichen Element, welches durch zwei senkrecht angeordnete
druckflüssigkeitsbetätigte Zylinder 43 getragen wird. Diese Zylinder 43 bewirken
Bewegungen des Formbettes 41 nach oben und nach unten, wie sie jeweils bei -der
Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erforderlich sind. Im mitileren
Bereich des Formbettes 41 ist ein länglicher Schlitz 42 vorgesehen, welcher von
erheblich größerer Breite ist als das stranggepreßte thermoplastische Rohr, um dem
freien Ende einer. Rohrlänge einen unbehinderten Durchtritt durch diesen Schlitz
zu gestatten.
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Es sind zwei Teile 45 ein-r teilbaren Form vorgesehen, die in geschlossenem
Zustand einen Formhohlraum 46 (siehe Fig. 5) bilden, welcher der Beschaffenheit
des gewünschten Hohlkörpers (siehe Fig. 8) entspricht. Die Formteile 45 sind mit
Bezug auf das Formbett 41 seitwärts verschiebbar und können auf Wunsch unmittelbar
auf dem Formbett 41 angeordnet sein, um darauf waagerecht zu gleiten. Jedes Formteil
45 kann beispielsweise zwischen zwei aufrecht stehenden, auf der Oberfläche des
Formbettes 41 gebildeten Führungsteilen 42a gleiten, wobei die Bodenabschnitte jeden
Formteiles in den Schlitz 42 hineinragen. Für die Formteile 45 sind zwei flüssigkeitsbetätigte
Zylinder 47 vorgesehen, die die seitliche Verschiebung dieser Formteile auf dem
Formbett 41 steuern.
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Die oberen und unteren Flächen der Formteile 45 dienen zur Anordnung
der Hohrhalteglieder 35 und 36. Die Unterseiten der Formteile 45 sind mit länglichen
Ausnehmungen 48 (siehe Fig. 5) versehen. Jedes untere Rohrhalteglied 35 weist einen
rechteckigen Stößel 49 auf, der gleitend in der entsprechenden Ausnehmung 48 aufgenommen
ist und wird in dieser Ausnehmung durch eine Abdeckplatte 50 gehalten, welche durch
Schrauben 51 (siehe Fig. 4) an dem entsprechenden Formteil befestigt ist. Auf jedem
Halteglied 35 ist ein nach oben gerichteter Ansatz 52 gebildet, welcher das mit
Gewinde versehene Ende eines Federführungsbolzens 53 aufnimmt. Der Bolzen 53 durchgreift
eine in der Wand der Formhalfte 45 gebildete Offnung 54 und die Formausnehmung 48.
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Auf dem Führungsbolzen 53 ist eine Feder 55 angeordnet, und dient
zur
Beaufschlagung des entsprechenden Rohrhaltegliedes 35 in die mit Bezug auf den entsprechenden
Formteil nach vorn herausragende Stellung.
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Die oberen Rohrhalteglieder 36 sind in gleicher Weise wie die unteren
Halteglieder 35 jeweils auf den Oberseiten der Formteile 45 angeordnet.
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Die unteren Rohrhalteglieder 35 bilden auf ihren gegenüberliegenden
senkrechten Oberflächen jeweils Ausschnitte 38 (siehe Fig. 1) zur Erfassung des
Rohres, welche beim AnstoB der unteren Halteglieder 35 zusammenwirken, um den unteren
Abschnitt 35 des ausg,-stoBenen Rohres 30 zu erfassen und senkrecht zu halten. Die
oberen Halteglieder 36 sind ebenfalls mit Ausschnitten 38 (siehe Fig. 1) zur Erfassung
des Rohres versehen, welche beim Anstoß der oberen Halteglieder zusammenwirken,
um eine seitliche Führung g für den Rohrstrang 30 zu bilden, ohne jedoch die senkrechte
oder axiale Bewegung des Rohrstranges 30 zu behindern.
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Wie es am besten in der Fig. 5 gezeigt ist, ist die Strangpresse 40
mit einer zylindrischen Mündung 80 versehen, durch welche das Rohr 30 stranggepresst
wird. Konzentrisch zur zylindrischen Mündung 80 befindet sich ein zweites rohrformiges
inneres Austrittsglied 81, dessen Außenflächen mit der ringförmigen Mündung 80 zusammenwirken
und deren Innenfläche einen Blaskopf 83 bei seiner senkrechten Hin-und Herbewegung
führt. Dieser Blaskopf 83 hat die Form einer länglichen Stange mit einem mittleren
oder axNLen Luftkanal 84 (siehe Fig. 7), der durchweinen abgerundeten
Kopf
85 mit dem Inneren des Rohres 30 in Verbindung steht, was am deutlichsten in Fig.
5 gezeigt ist. Diese Stange 83 bewegt sich zwischen einer in der Fig. 5 gezeigten
zurückgezogenen und einer in der Fig. 7 gezeigten ausgezogenen Stellung hin und
her, wobei die Stange erst dann axial zum vorher ausgestoßenen Rohr 30 bewegt wird,
wenn die Formteile 45 vollkommen geschlossen sind.
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Während des senkrecht nacbunten gerichteten Strangpressens des Rohrstrsnges
30 besitzt der untere Rohrabschnitt 33 zwangsläufig eine größere Wandstärke als
der obere Rohrabschnitt 32. Nach dem Abtrennen durch das Messer 37 und der Berührung
der Rohrabschnitte 33 und 32 durch die Rohrhalteglieder 35 bzw. 36 werden axiale
Spannungen entfernt und das Rohr nimmt über seine gesamte abgetrennte Linge eine
im wesentlichen gleichmärige Wandstärke an.
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Es ist jedoch unvermeidlich, daß ein gewisser Wandstärkenunterschied
entsteht, und das unterste Ende 33 des abgetrennten Rohres wird selbst nach Erfassung
durch die Halteglieder 35 und 36 und selbst nach der Entspannung innerhalb desRohres
während der Zeit vor dem Festklemmen des Rohrstranges innerhalb der Form von größerer
Wandstärke sein als die oberen Abschnitte des Rohrstranges. Durch Blasen der Behälter
oder anderer Gegenstände in einer senkrecht aufstehenden Lage wird der Abschnitt
33 der grösseren Wandstärke an den Boden des Behälters an dem Punkt verlegt, an
welchem eine zusätzliche Wandstärke und eine zusätzliche Behalterfestigkeit notwendig
und erwünscht ist. Wie es in den Fig.
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5 bis 9 nacheinander dargestellt ist, setzt sich das gemäß der
Erfindung
durchgeführte Verfahren aus folgenden Arbeitsgängen zusammen : Strangpressen (Fig.
5) und Erfassen des Rohres durch die Rohrhalteglieder 35 und 36 vor, während und
nach dem Abtrennen des Rohres durch das Schneidmesser 37 (Fig. 6). Im Anschluß an
das Abtrennen wird das abgetrennte Rohr 30 in axialer Richtung von der Strangpressenmündung
80 fortbewegt, um das nachfolgende Strangpressen der nächsten Rohrlänge zu ermöglichen,
und der stangenartige Blaskopf 83 wird durch seinen Betätigungszylinder 88 abwärtsbewegt,
um das Ende 85 des Blaskopfes durch das offene obere Ende des Rohres vorzutreiben.
Vorzugsweise wird diese Vorwärtsbewegung des Blaskopfes in das Rohr hinein nur nach
dem Schließen der Formteile 45 um den Rohrabschnitt 30 durchgeführt, um den Rohrabschnitt
am unteren Ende festzuklemmen. Im Anschluß an die EinfiLhrung des Blaskopfes durch
das obere offene Ende des Rohres wird durch den Blaskopfkanal 84 Druckmittel eingeführt,
um den Rohrabschnitt gegen den durch die trennbaren Formteile 45 gebildeten Rohrraum
in die endgültige Fertigform des Gegenstandes zu blasen. Im Anschluß an das Blasen
und Aushärten des Gegenstandes können die Formteile 45 entweder vor oder nach dem
senkrechten Herausziehen des Blaskopfes durch seinen Zylinder 88 geöffnet und der
fertige Gegenstand entfernt werden.